（一）图像和图像工程

图像：用各种观测系统以不同形式和手段观测客观世界而获得的，可以直接或者间接作用于人眼并进而产生视知觉的实体。人类从外界（客观世界）获得的信息约有 75%。

图像表示：2-D数组 $f(x, y)$ ，其中 $x, y$ 是 2-D 空间中坐标点的位置，$f$ 代表图像在 $(x, y)$ 处性质 $F$ 的数值，例如，灰度图像里用灰度表示。

一幅图像是许多图像单元的集合体：

• 2-D 图像：像素（Pixel Element），即 pixel
• 3-D 图像：体素（Volume Element），即 voxel

$$f(x, y) \rightarrow f(x, y,z),f(x,y,t) \\ Note：f(x, y,z)表示立体，f(x,y,t) 表示视频$$

图像工程可分为三个层次：

• 图像处理（图像 ——> 图像）
• 图像分析（图像 ——> 数据）
• 图像理解（图像 ——> 解释）

图像工程与相关学科领域的联系及区别：

• 图形学：原指用图形、图表、绘图等形式表达数据信息的科学 而计算机图形学研究的就是如何利用计算机技术来产生这些形式的图像
• 模式识别：试图把图像分解成可用符号抽象描述的类别
• 计算机视觉：主要强调利用计算机实现人的视觉功能，目前的研究内容主要与图像理解相结合

图像分析的中心问题是将若干兆灰度图像或者彩色图像简化成只有若干个有意义和有用的数字，从图像出发，对其中感兴趣的目标进行检测、提取、表达、描述和测量，从而获取客观信息，输出数据结果的过程和技术。

图像应用分析流程示例：

• 图像采集：由景物到图像
• 预处理：矫正图像处理过程中产生的失真数据（可反转的）
• 恢复：对数据进行过滤以减少噪声的影响和失真（不可反转的）
• 分割：将图像分解成需要分析的目标和其它背景
• 测量：从数字化的数据测量“模拟”的性质
• 可视化：将测量的结果以一种对用户有用且容易理解的方式表示出来